硬件设计

在PCB设计中，你必须得考虑电磁兼容，不然你的PCB是过不了3C认证的。

 

 

一，低速没有敏感信号的电磁兼容考虑

 

1，电源走线策略

对于电源来说，任何板都要遵循此规则。每个芯片电源管脚必须放置0.1uF的电容。这样能滤除芯片电源高速干扰。对于不铺铜，而是直接走粗线的，每隔3000mil必须加电容（10uF+0.1uF)。这样高频噪声会滤除。

 

单层板的话，电源与地必须紧挨着走线，以减少回流环路面积。如下图

2，敏感信号的走线策略

对于敏感信号最好是要用地包住。这样包地即提供了信吃最短回流路径，也能消除与其它相邻信号的干扰。如下图

如果是多层板，对于特别敏感的信号线除了同层用包地处理，还可以上，下两层也是大面积的铺地。这样，使信号的上，下，左，右都有地包着。保证信号的干净。

 

3，信号的回流面积最小定律

在PCB设计中，每根信号最好能做到与地的回流路径最短，如下图所示

回路面积最小，信号的抗干扰能力加强，对外的EMI也达到最小。单双面的话，只能使地回路尽可能的短。本文微信公众号： PCB_technique。对于多层板，就要在相邻层铺上大面积的铜作为地。这个铺大面积的铜的相邻层，也叫信号的参考层。做阻抗设计时，就是以这个参考层来计算阻抗大小的。

 

4，PCB的走线方式

PCB走线不能走直角，一般走45度角。高速信号最好走圆弧。超高速信号10度走线。走线宽度要一致，不然会产生阻抗不连续。对于高速信号就会产生不必要的反射，振铃。

 

5，相邻层的布线策略

相邻层走线时，最好是形成垂直。一层是平行走线，那相邻层就要垂直走线。这样相邻层的信号不会形成干扰。实在无法避免，就适当减小平行走线线段的长度。最好小于1000mil

 

6，在电源线中过孔的个数

在布电源线时，在不同层连接用到过孔时，必须考虑良好连接性。如果电流大，由于过孔的电阻性，放一个过孔可能会降低到终端的电压。导致到芯片电源脚的电压低于实际设计的电压，而使芯片不能工作。这时我们在换层连接处多加几个过孔。

 

7，电容的放置及布线

滤波电容在放置时，如第1条所说，要靠近芯片管脚放置，布线要尽可能的粗，短。保证滤高频效果。电容接地脚要就近打孔到地层。不能连一根很长的线再跟地相连。如下图所示

 

二，电磁兼容在高速信号的PCB设计注意的问题

1，3W与20H法则

 

3w就是信号线之间的布线间距是线宽的两倍，中心距是3倍，如图1

3W的线间距，可以保证不受其它干扰信号的电场达到70%以上，如要达到98%的电场不互相干扰，就要使用10W的间距。

 

20H是指多层板电源平面要比地平面边缘缩进两个平面之间间距的20倍以上。这样，电源被地包围在地平面之内，大减小了向外辐射的机率。如下图所示

 

2，高速信号的走线层次选择

高速信号线最好是走在里层，这样介质层起到屏蔽作用，能有效抑制EMI信号的向外辐射。

 

3，高带关键信号包地处理

高速信号线中如时钟钱，最好采用包地处理，而且包地每隔3000mil打一个过孔连接到地层。关键信号与其它线之间要满足3W规则。如下图

 

4，金属外壳要接地。

一般器件的金属外壳必须接地，不要让他悬空着，悬空的金属件就相当于一个天线，当信号的倍频达到金属的天线谐振频率时，它就是一个天线，会向处强辐射。本文微信公众号： PCB_technique。比如USB，HDMI器件都有外壳管脚，这些管脚必须与在良好接触。

 

5，死铜

在PCB当中的死铜必须删除，除了这些，还有一些铜块虽然是跟地连起来了，但与连接不是那么可靠，只连了一点，而大面积的铜都是悬空着的，这些也必须删除。如下图所示

 

图中的铜箔只有右边连插座的地方跟地连起来了，其余整个铜都是悬空的，这些铜必须删除。这样在特殊场景下也是相当于是一个天线 。

 

6，信号跨分隔布线

信号在传输过程都有个地作为回路路径，高速信号的回流路径就是其参考地层。这个参考层必须是一个完整的地，不能在中间有其它铜箔，或形成一个槽。也就是说信号不能跨过一个分隔的铜皮。这样会使信号回流必须要绕过这个分隔铜皮，使回流面积增大。产生信号完整性问题。

 

实在没办法可以在跨分隔的地方加一个桥接电容。如下图所示

 

 

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